含萘环结构的新型杂环聚芳醚酮的合成及性能研究

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聚芳醚酮作为一种高性能高分子材料具有优异的综合性能,已广泛应用在航空航天、电子电器、精密机械以及与国家安全和高新技术发展密切相关的领域。近年来在能源的高效储存和转化领域如燃料电池和介电储能方面也展现出良好应用前景。但由于聚芳醚酮大多存在制备成本较高、难溶解、加工成型困难及耐热等级有限等缺点,合成综合性能更优异的聚芳醚酮一直是人们研究的一个重点。基于含不对称结构芳杂环聚芳醚酮及含萘环结构聚芳醚酮的研究,合成含萘环结构的新型杂环聚芳醚酮是一个重要研究方向。本论文合成了一系列含萘环结构的新型杂环聚芳醚酮,研究了聚合物结构的变化对聚合物性能的影响,具体研究工作分为如下几个方面:1、以2,6-萘二甲酸为原料,经两步反应合成了活化双氟单体2,6-(4’-氟苯甲酰基)萘,再由双氟单体与含二氮杂萘酮结构的类双酚单体(2a-2e)经新型N-C偶联聚合反应,合成了一系列基于2,6-萘二甲酸的新型杂环聚芳醚酮(3a-3e),并采用FT-IR和~1H NMR对双氟单体及聚合物进行结构表征,说明成功合成了目标单体及聚合物。聚合物在氯仿、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮等非质子极性有机溶剂中具有良好溶解性,其氯仿溶液能形成柔韧透明的膜。用DSC和TGA等方法测试了聚合物的热性能。聚合物的玻璃化转变温度在243-265℃范围内,在氮气中5%和10%的热失重温度分别在450-515℃和466-544℃范围内,800℃时的残余量都在62%以上。2、由2,6-二甲基萘和4-氟苯甲酰氯合成了活化双氟单体1,5-二(4’-氟苯甲酰基)-2,6-二甲基萘,再由双氟单体与含二氮杂萘酮结构类双酚单体(2a-2f)经新型N-C偶联聚合反应,合成了一系列基于2,6-二甲基萘的新型杂环聚芳醚酮(3a-3f),并采用FT-IR和~1H NMR对双氟单体及聚合物进行结构表征,说明成功合成了目标单体及聚合物。用DSC和TGA等方法测试了聚合物的热性能,并研究了聚合物的溶解性及特性粘度。结果表明,聚合物的玻璃化转变温度都高于280℃,在氮气中,5%和10%的热失重温度分别在423-440℃、434-467℃范围内,800℃时的残余量较高,在53%-69%范围内。聚合物在非质子极性有机溶剂中具有良好的溶解性,其溶液能形成透明柔韧的膜。这种新型杂环聚芳醚酮是一种综合性能优异的高分子材料,并可通过侧甲基的衍生功能化合成燃料电池阴离子交换膜。
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